CPC為熱源驅(qū)動的太陽能吸收式制冷系統(tǒng)的性能分析.pdf

1、在過去的兩個多世紀里，以化石燃料為基礎(chǔ)的能源體系作為推動人類社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，發(fā)揮了極其重要地作用。然而人類對常規(guī)能源過度的開采使用，給地球造成了諸如環(huán)境日益惡化、資源即將枯竭等嚴重后果。因此盡快地探求一種安全、清潔、可再生的新能源體系是擺在人類面前必須解決的重要課題。
　　 太陽能是世界上最豐富地可再生能源，具有對生態(tài)環(huán)境無破壞污染，分布廣泛，取用方便無需勘探、開采、運輸?shù)忍攸c日益受到人類的重視，隨著科學技術(shù)的不斷進步，

2、太陽能熱利用技術(shù)有了很大的發(fā)展。
　　 太陽能制冷空調(diào)作為一種現(xiàn)代建筑中的新型節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，因其能量利用與季節(jié)相匹配，對環(huán)境無污染等優(yōu)勢受到科學界的廣泛關(guān)注與研究。但該技術(shù)由于受集熱器的效率不高，占地面積大、跟蹤困難，無法滿足高性能制冷機對高熱源的要求，無法保證高制冷效率等問題影響，暫未得到廣泛的推廣應(yīng)用。本文在綜合分析的基礎(chǔ)上，選用了較好地解決了上述問題的復合拋物面式(CompoundParabolic Concentrato

3、r)集熱器，簡稱CPC集熱器，將其與制冷效率高、穩(wěn)定性好的雙效溴化鋰吸收式制冷機組結(jié)合，對此系統(tǒng)的工作原理、性能及經(jīng)濟性進行了分析研究。
　　 在全面分析了CPC太陽能集熱器的光學原理及其基本構(gòu)成部件：中間接收體、反射體與透明擋板的技術(shù)要求、結(jié)構(gòu)特點以及材料性能等特性的基礎(chǔ)上，建立了CPC太陽能集熱器傳熱過程的物理與數(shù)學模型。通過模擬計算可知：CPC集熱器橫截面的溫度分布較為均勻，中間接收體附近的溫度最高，可以向管內(nèi)工質(zhì)輸送高品

4、位的熱能；CPC太陽能集熱器的出口溫度與太陽輻射強度成正比，與入口流速成反比；CPC太陽能集熱器中間接收體的外壁溫度、透明擋板溫度、CPC反射體的內(nèi)壁溫度都會隨著管長的增加逐漸變大，其中透明擋板與CPC反射體內(nèi)壁溫度增長幅度較小，而涂有吸收涂層的中間接收體的外壁溫度隨管長變大上升顯著。
　　 本文還利用質(zhì)量平衡和能量平衡關(guān)系式建立了熱水型雙效溴化鋰吸收式制冷機的穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型。通過計算，給出了包括系統(tǒng)各換熱器的換熱面積、熱源水、冷

5、卻水、冷凍水的進、出口溫度及流量等內(nèi)容在內(nèi)的初步設(shè)計參數(shù)。并以此為依據(jù)，對系統(tǒng)進行了模擬與分析，結(jié)果顯示：系統(tǒng)的制冷量及制冷系數(shù)COP與熱源水進口溫度大小成正比，特別是制冷量，基本呈線性增長關(guān)系；熱源水的流量變化對系統(tǒng)COP與制冷量的影響相似，在流量較小時，系統(tǒng)COP及制冷量的增加比較明顯，在流量較大時系統(tǒng)COP及制冷量的變化則較為緩慢。系統(tǒng)中冷凍水出口溫度的升高會使系統(tǒng)的制冷量與COP變大，過低的出口溫度容易引起蒸發(fā)器中冷凍或冷劑水結(jié)

6、冰；冷凍水流量的增大會使系統(tǒng)的制冷量與COP變大，但是幅度非常小。系統(tǒng)的制冷量與COP會隨著冷卻水進口溫度的升高而減?。浑S著冷卻水流量的增大而升高，但相對來講幅度均比較緩慢。通過模擬證明：以具有高效集熱效能的CPC集熱器作為太陽能制冷系統(tǒng)驅(qū)動熱源，可以盡可能的提高熱源水的溫度到一個適當?shù)姆秶?，確保制冷系統(tǒng)的高效運行。
　　 此外，本文以位于我國五類太陽輻射區(qū)中第三類的山東省濟南市的氣候條件為代表，通過調(diào)研該城市的日太陽輻射值與月

7、輻射量，對太陽能空調(diào)在濟南市推廣的可行性進行了分析，結(jié)果表明濟南市的輻射量較高，并且比較均勻，適合開發(fā)、使用太陽能的相關(guān)設(shè)備系統(tǒng)。
　　 最后本文還以濟南市一家三級旅館為實例，對CPC太陽能吸收式制冷系統(tǒng)與常規(guī)直燃型吸收式制冷系統(tǒng)進行了能耗分析與經(jīng)濟性對比。分析結(jié)果表明：CPC太陽能吸收式制冷系統(tǒng)的初投資較大，但是日常維護運行費用很低；常規(guī)直燃式制冷系統(tǒng)的初投資不高，但是日常用電、燃氣的量較大，僅夏季制冷，每年的運行費用就高達2